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激光目标指示器测试技术研究

富容国  
【摘要】: 激光目标指示器的两个主要功能是为寻的武器提供目标指示和测距。本文以“光电接收器测试系统”和“激光目标指示器光轴校正装置”研究项目为背景,进行了以下研究。 (1)根据系统应用背景,首先论述了半主动激光制导技术的组成结构和基本工作模式。半主动激光末制导技术是利用激光目标指示器,将编码的激光脉冲向目标进行照射,从而为炮弹指示目标并进行测距。讨论了激光目标指示器的工作原理和组成,给出了激光器的结构和工作原理,对其光斑和波形进行了理论分析。以美俄两国的激光末制导炮弹为例,介绍了半主动激光末制导技术的基本原理,结构组成和分类,以及半主动激光末制导技术的历史、国内外现状及发展趋势。 (2)对激光制导精度和作用距离作了分析。针对小目标探测给出了激光测程方程,该方程与激光到目标的传输、目标对光的反射、散射光到探测器的传输、接收系统对散射光的收集有关。接收装置中的光电接收器的性能对测程有重要影响。在低层大气中瑞利散射对测程起主要衰减作用,不同的能见度下其透射率和传输距离的关系可用曲线描述,散射系数可采用专门方法进行计算。测距精度对制导有很大影响,目前常用的有三种时刻鉴别法:前沿鉴别法、恒定比值鉴别法和高通容阻鉴别法,并论述了时间抖动对测距精度的影响。简要论述了光轴的偏差量对制导精度的影响。以及大气湍流的影响。 (3)光电接收器的性能对制导精度和测程有重要影响。光电接收器是由PIN光电二极管和电路组成的混合集成电路。首先对PIN光电二极管的结构、工作原理、响应特性进行了理论分析,并与APD雪崩光电二极管进行了比较,并提出了改进方案,为分析PIN光电二极管接收器建立了理论基础。给出了光电接收器的电路原理图,对其中的前置放大器、中间放大器、自动增益控制电路、门槛电路、整型电路作了详细论述,并建立了光电探测器的理论模型,分析了其响应特性。 (4)确定了光电接收器的测试方法和测试标准,采用半实物仿真法设计了专用测试系统,该测试系统能够模拟激光目标指示器的激光发射装置,解决了测试系统中的关键器件1.06μm半导体激光器的研制,研制了半导体激光器专用高压窄脉冲驱动器,产生一个脉冲激光信号,并模拟激光在大气中的衰减,经过光学系统会聚后照射在PIN管光电接收器接收面上。系统设计了光电接收器专用工作电路和信号源组,能够使其在脱离整机的条件下工作并输出信号。在光学系统中设计了同轴照明装置和CCD显微成像装置,可以使激光束能量全部会聚到接收面上,并可以清晰观察到激光光斑的形状。设计了半仿真高低温测试系统,实现了光电接收器的高低温特性的测试。 (5)论述了激光光轴校正的基本原理和方法,设计了激光目标指示器光轴校正装置,解决了其中的关键技术:大口径、长焦距离轴抛物面反射镜的设计问题,并设计了可用于多种观瞄装置的十字靶标,最终的校正精度达0.05mrad。利用此装置测试了激光目标指示器的激光光斑,并利用中值滤波法分析计算了光斑的中心点,采用旋转算法对图像进行了倾斜校正。论文最后对光轴偏差量作了测试,结果表明激光目标指示器的技术指标符合要求。


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1 富容国;激光目标指示器测试技术研究[D];南京理工大学;2007年
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